Aunque Albert Einstein, nacido en 1879 en Ulm, Alemania, es más conocido por su teoría de la relatividad, sus contribuciones se extienden mucho más allá del ámbito de la física teórica y la cosmología y sus ideas han tenido un impacto significativo en nuestra vida cotidiana.
Tecnología GPS
La contribución más famosa de Einstein a la física ya la hemos adelantado: su teoría de la relatividad, que consta de dos partes: la teoría especial de la relatividad (1905) y la teoría general de la relatividad (1915). La relatividad especial se ocupa de objetos que se mueven a velocidades constantes, particularmente aquellos que se aproximan a la velocidad de la luz, mientras que la relatividad general es una teoría de la gravitación que describe la curvatura del espacio-tiempo causada por la presencia de masa y energía.
Una aplicación práctica de la teoría de la relatividad de Einstein sería precisamente la tecnología del Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Los satélites GPS que orbitan la Tierra experimentan efectos relativistas especiales y generales debido a sus altas velocidades y al campo gravitatorio de la Tierra. Para garantizar un posicionamiento preciso, los sistemas GPS deben tener en cuenta estos efectos relativistas, ajustando sus relojes internos para permanecer sincronizados con los receptores terrestres. Sin las correcciones proporcionadas por la teoría de la relatividad de Einstein, los sistemas GPS acumularían errores de varios kilómetros al día.
Tecnología láser
En 1917, apenas un año después de describir la relatividad general, Albert Einstein publicó un artículo sobre la teoría cuántica de la radiación, en el que introdujo el concepto de radiación estimulada en la que, precisamente, se basan los dispositivos láser. La radiación estimulada ocurre cuando un átomo o molécula excitada, que contiene un exceso de energía, es estimulada por un fotón entrante para emitir otro fotón con la misma frecuencia, fase y dirección. Este proceso puede generar un haz de luz coherente con una sola frecuencia, conocido como láser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Hoy en día, esta tecnología se ha convertido en una parte integral de nuestra vida diaria, con aplicaciones en diversos campos, como la medicina, las comunicaciones, la fabricación y el entretenimiento. El láser se usa en escáneres de código de barras, en operaciones quirúrgicas, en comunicaciones de fibra óptica e incluso punteros láser.
Energía solar/células fotoeléctricas
El efecto fotoeléctrico, por el que Einstein recibió el Premio Nobel de Física en 1921, es un fenómeno en el que la luz que incide sobre la superficie de un material puede provocar la emisión de electrones. Este efecto se había observado antes de Einstein, pero fue su innovador trabajo el que proporcionó una explicación teórica al fenómeno. Einstein propuso que la luz está compuesta por paquetes discretos de energía llamados fotones, que transportan una cantidad específica de energía proporcional a su frecuencia. Cuando un fotón con suficiente energía golpea la superficie de un material, puede transferir su energía a un electrón, lo que hace que sea expulsado del material. Este descubrimiento sentó las bases para el desarrollo de la mecánica cuántica y nuestra comprensión moderna del comportamiento de la luz y la materia a escala microscópica. Gracias al efecto fotoeléctrico contamos con aparatos que transforman la luz en electricidad, como los paneles solares. Las células solares fotovoltaicas se basan en el efecto fotoeléctrico para generar un flujo de electrones y producir una corriente eléctrica.
El trabajo de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico y la radiación estimulada fueron cruciales en el desarrollo de la mecánica cuántica. Aunque inicialmente se mostró escéptico sobre algunos aspectos de la mecánica cuántica, particularmente el concepto de dualidad onda-partícula y la naturaleza probabilística de la teoría, contribuyó al campo a través de su trabajo sobre la paradoja EPR (Einstein-Podolsky-Rosen). La paradoja EPR planteó preguntas sobre la localidad y la integridad de la mecánica cuántica, lo que más tarde condujo al desarrollo del concepto de entrelazamiento cuántico y discusiones sobre los fundamentos de la teoría cuántica.
Movimiento de las partículas y la Bolsa
Einstein también estudió el movimiento browniano –llamado ‘browniano’ en honor del biólogo escocés Robert Brown– , el movimiento aleatorio de partículas microscópicas suspendidas en un fluido. En 1905 publicó un artículo que proporcionaba una explicación matemática de este fenómeno basada en la teoría cinética de los gases. Su trabajo sobre el movimiento browniano no solo ayudó a confirmar la teoría atómica de la materia, sino que también sentó las bases de la mecánica estadística moderna. El movimiento browniano no difiere en demasía de las alteraciones de precios en los mercados bursátiles, de ahí que las ecuaciones de Einstein a este respecto, también se empleen en un entorno como la Bolsa.